WO1983002525A1 - Commutateur - Google Patents

Description

明 糊

発明 の 名 称— .

開 閉 器

技 術 分 野

こ の発明 は 開 閉器の 容器 内 の 圧力 の抑制 に 関 す る も の で あ る 。. な お こ の発 明 で い う 開閉器 と は 、 特に 回 路 し や断器 、 限流器 、 電磁開 閉 器 な ど の容 器 、 通常 は 小型容器内 で ア ー ク を 生 じ る も の を 示 し て い る

背 景 技 術

以 下 こ の 発 明 を 回路 し や 断器 を 例 に説 明 す る 0 第 1 図 〜第 3 図 は 従来 の 回 路 し や断器 を 示す断 面図 で 、 そ れ ぞれ異 な つ た 動作状態 を 示 し て い る,

(1) は 力 ノ、 * 一 、 (2) は ベ 一 ス で > 力 ソ、' 一 (1) と ベ 一 ス (2) と で 容器（³) を 構成す る 。 （ は 固定接触子で 、 固 定導体 (5) を 有 し 、 そ の 一端 に固 定接点 (6) を 有 し 、 他端 は 外部導体 （ 図 示せず ） に 接続.さ れ る よ う に 端子部 に な つ てい る 。 ひ) は 可動接触子で 、 可動導 体 （⁸) を 有 し 、. そ の 一端 に 固 定接点 （⁶) に 対向 し た 可 動接点 ） を 有 し て い る 。 は 可動接触子装置 、 t> は 可動子腕 で ク 口 ス バ 一 〖こ 固 定 さ れ各極 同 時に

O FI WIPO 開 閉 さ れ る よ う に な さ れ て い る 。 ^ は 消弧室で消 弧板 ¼ が側板 ^ に よ り 保持 さ れ て い る.。 ^ は ト グ ル リ ン ク 機構で 上 リ ン ク ^ と 下 リ ン ク ^ よ り 構成 さ れ て い る 。 上 リ ン ク ^ の 一端 は ク レ ド ル ^ に 、 ま た他端 は 下 リ ン ク ^ の 一端 に そ れ ぞれ軸 ^ ^ に よ り 連結 さ れ て い る 。 な お 下 リ ン ク ^ の他端 は 上 記可動接触子装置 の可動子腕 （□) に連結 さ れて い る 。 ^ は 起到形操作 ハ ン ド ル 、 は 作動 ば ね で ト グ ル リ ン ク 機構 ^ の軸 ¾) と 上記操作 ハ ン ド ル ^ と の 間 に架張 さ れて い る 。 ^ は 、 そ れ ぞ れ熱動 お ょ ぴ電磁引 き は ず し機構で 作動 時 に は 、 そ れ ぞれ バ イ メ タ ル お よ び可動鉄心 ^ に よ り ト リ ッ プ パ 一 ^ を 反時計方 向 に 回動 さ せ る よ う に な って い る, は ―端が 上記 ト リ ッ プバ ー ^ に係 止 さ れ他端は ク レ ド ル ^ と 係止 し て い る ラ ッ チ で あ る 。 ク レ ド ル がラ ッ チ ^ に係 止 し た 状態で操作 ハ ン ド ル ^ を 閉路位置 に倒 せ ば ト グ ル リ ン ク 機構 が伸長 し て 軸 ]) 力 ク レ ド ル ^ に係止 さ れ可動接点（⁹) は 固定 接点（⁹) に接合 さ せ る 。 こ の 状態が第 1 図 で あ る 。 次 い で操作 ハ ン ド ル ^ を 開路位置 に 倒せ ば ト グ ル リ ン ク 機構 ^ は 屈 曲 し て 可動接点 （9) を 固定接点（6)

Οί.ίΡΙ

WIPO よ り 開 離 さ れ 可動子腕 ^ が ク レ ド ル軸 に係 止 さ れ る の 状態が第 2 図 で あ る 。 ま た 前記第 1 図 に示 す 閉路状態で 回 路 に過電流が流 れ る と 熱動引 き は ず し機構 ^ あ る い は 電磁引 き は ず し機構 が 作動 し て ク レ ド ル と ラ ツ チ ^ の係 合 解 除 さ れ， ク レ ド ル軸 ^ を 中 心 に 時計方 向 に ケ レ ド ル が 回 転 し ス ト ツ パ 一軸 に 係止 さ れ る 。 ク レ ド ル と 上 リ ン ク の 連結点 上記作動 ばね の作甩線 を 越 え る た め 作動ば ね ! ¾ の ば ね力 に よ っ て 卜 グル リ ン ク .機構 が屈 曲 し て 口 ス バ 一 に よ り 各極連 動 し て 自 動 し や断 を 行な う 。 こ の 状態が第 3 _図 で あ る 。

次 に 回 路 し ゃ 断器が電流 し ゃ 断時 に 発生す る ァ ― ク の振舞い に つ い て 説 明 す る 。

今 、 可動接点 (9) と 固 定接点 （⁶) と が接触 し て い る 場合 にお いて は そ の 電力 は 電源側 よ り 固 定導体 (5) . 固定接点 (6) 、 可動接点 （9) 及 び可動導体 （8) を 順 次経 由 し て 負荷側へ供給 さ れ る 。 こ の 状態に お い て ， 短絡電流等大電流 が こ の 回路に 流 れ る と 、 前 述 し た よ う に 、 可動接点 （⁹) を 固定接点 （⁶) か ら 開 離 さ せ る 。 こ の 際 、 上記 固定及 び可動接点（6) , 0)間 に は ァ 一 ク ^ が発生 し 、 固定及 び可動接点（6) , (9) 間 に は ア ー ク 電圧 が発生す る 。 こ の ア ー ク 電圧 は， 固定接点 （⁶) か ら の 可動接点 （⁹) の 開離距離が増大す る に従っ て 上昇 し ， ま た 、 同 時 に ア ー ク ^ が消弧 板 の 方 向 へ磁気力 に よ っ て引 き 付 け ら れ伸長す る た め に 、 更 に 上昇す る の よ う に し て ァ 一 ク 電流 は 電流.零点 を 迎 え て ア ー ク を 消弧 し 、 し ゃ 断が完結す る 。 し カゝ し 、 こ の 注入 さ れた莫大な ァ ー ク エ ネ ル ギ ー は 最終的 に は 熱 エ ネ.ル ギ 一 の形に な り 完全 に 容器外 に逃 げ去 る が 、 過渡的 に は 限 ら れ た 容器 内 の ガ ス の温 度 を 上昇 さ せ 、 弓 ί い て は ガ ス 圧力 を 急激 に 上昇 さ せ る こ と に な る 。 こ れ に よ り 回路 し や 断器内 部の 絶縁劣 化 、 回 路 し や 断器外 部への放 出火花量 の 増大に よ る 電磁短絡事故 、 回 路 し ゃ 断器本体の破壊等の 重大な欠点 が あ っ た 。

次 に こ の 発 明 を 創作 す る 基 に な っ た ア ー ク の ェ ネ ル ギ ー 消費 の メ カ ニ ズ ム に 関 し て述べ る 。

第 4 図 は 、 接触子（⁴) (7) 間 に ア ー ク Α が生 じ た 図 で あ る 。 図 中 T は ア ー ク 力 > ら 接触子 に伝導 し て逃 げ る 熱 エ ネ ル ギ ー の流 れ 、 m は ア ー ク 空 間 力 > ら 逃 げ る 金属粒子 の ェ ネ ル ギ ー の 流れ R は ア ー ク 空

Ο:.ΓΡΙ 間 力 ら 逃 げ.る 光 に よ る エ ネ ル ギ ー の 流 れ を そ れ ぞ れ 示 し て い る 。 第 3 図 に お い て 、 ア ー ク に 注入 さ れ た エ ネ ル ギ ー は 、 上記 の 三つ の ェ ネ ル ギ 一 の 流 れ 、 T , m , R に よ っ て 概ね 消費 さ れ て し ま う 。 こ の 内 、 電極へ の 熱 の 逃 げ T は微 小で あ り 、 大半 の エ ネ ル ギ ー は m と R に て 持 ち 去 ら れ て し ま う 。 さ て 、 従来 、 ア ー ク の エ ネ ル ギ ー の 消 費 の メ カ 二 ズ ム に お い て は 、 図 中 の m が圧倒 的 で あ り 、 R の ェ ネ ル ギ 一 は ほ と ん ど 無視 さ れ て い た 、 発 明者 等 の 最近の 研 ^;に よ り 、 R の エ ネ ル ギ ー 即 ち 、 光 の 放射 に よ る エ ネ ル ギ 一 の 消 費 カ^ア 一 ク に 注入 さ れ た ェ ネ ル ギ 一 の 約 Ί 0 に も 達す る 程莫大で る こ と が解 か つ て来 た ひ

即 ち ァ 一 ク に注入 さ れ た ェ ネ ル ギ 一 の 消費は次 の よ う に 解析で き る 。

P k 一 mv +■ m .し p , T

2

但 し 、

Ρ w 瞬時注入 ヱ ネ ル ギ

V ア ー ク 電圧

ΟίνίΡΙ V · I ： ア ー ク に 注 入 さ れ る 瞬時電気 エ ネ ル ギ ー

P k ： 金属粒子 が持 ち 去 る 瞬時 エ ネ ル ギ ー 消費

mv mg の 金属粒子が速度 V で飛 び去 る 時持ち

2

去 る 瞬時 ヱ ネ ル ギ ー 消費量 m-Cp -T： 定圧比熱 C_p の ガ ス （ 金属粒子の ガ ス ）が 温度 T に て 逃 げ た 時 に持 ち 去 る 瞬時 エ ネ ルギ 一消費量 P t h ： ア ー ク 空 間力 ら 、 電極へ熱伝導 にて 逃 げ 去 る 瞬時 エ ネ ル ギ ー 消費量

P 光 に よ り 、 ア ー ク か ら 直接放射 さ れ る 瞬 時 エ ネ ル ギ ー消費量 上記 の 消費量 は電極形状や ア ー ク 長 に よ っ て変 化す る カ 、 1 0〜 2 0 WWの ア ー ク に 対 し て は そ れ ぞ れ Pk = 1 0〜2

〜8 5 $ で あ る 。

^ に ア ー ク を 容器 に 閉 じ 込 め た 時 の 状況 を 第 5 図 に示す 。 ア ー ク を 容器 に 閉 じ 込 め る と 、 容器内 空 間 は 、 電極金属が充満 し かつ高温の 状態 と な る < 特 に 、 ア ー ク 陽光柱 A の 周 辺ガ ス 空 間 Q ( 図 中斜 線で示 し た 空間 Q ：) は 、 上記 の 状態が強い 。 さ て ア ー ク を 発 し た 光は 、 ア ー ク 陽光柱 A 力 > ら 放出 さ

fvJRE ΜΠ一 れ 、 容器（³) の壁 に 照射 さ れ反射す る 。 反射 さ れ た 光 は 散乱 さ れ. * 再度 、 電極粒子の 充満 し た 高温空 閭 を 通過 し 、 再度 、 壁画 に 照射 さ れ る 、 こ の よ う な 過程 を 光量が零 に.な る ま で 繰 り 返 す の で あ る 。

の 閭 の 、 光の経路 を 図 中 Ra→Rb→Rc→Rdにて示 し て い る

上記 の過程 に お い て 、 ア ー ク 力 > ら 発 し た 光の消 は 次 の 二点 で あ る

(1) 壁画 で の 吸収

(²) ア ー ク 空 間及 び 周辺 （ 高温 ） ガ ス 空間 に よ る 吸収 、 す な わ ち ガ ス 空閭 に よ る 吸収 、 又 、 ア ー ク か ら発す る 光 は 、 2 0 0 θ Α 以下の遠紫外か ら 、 l m 以 上の遠赤外 ま で の す べて の 波長領域 に 渡 り 続 ス ぺ ク ト ル及 び線 ス ぺ ク ト ル カ > ら な る 般 の 容器壁 面 は 、 た と え 表面が黒色 を し てお つて も 、 4000 A〜 550 OA程 度の 範 囲 に お い て のみ 、 光 の 吸収 能力 を 有す る の み で 、 そ の他の 範囲 に お い て は 、 —部 を 吸収す る に と ど ま り ほ と ん ど 反射 し て じま う も の で あ る 。 と こ ろ カ 、 ア ー ク 空 間及 び周 辺高 温 ガ ス 空間 で の 吸収 は 次 の よ う に な る 。

長 さ L の一様な組成 温度 を 有す る ガ ス 空 間 に 波長入 の 光 を 照射 し た 時 ガ ス 空間 に よ る 光の 吸収 量 は 、 次 の よ う に算定出来 る

Ia==A - n - Ll in (1)

la ： ガ ス に よ る 吸収 エ ネ ソレ ギ 一

A ： 吸収確率

Iin： 照射す る 光 エ ネ ル ギ ー

n ： 粒子密度

L ： 光が通過す る 光路長

但 し 、 （1) 式は 、 特定波長入 に対す る 吸収 エ ネ ル ギ ー量 を 示す 。 A は 特定波長入 に対す る 吸収確率 で あ り 、 波長入 、 ガ ス 温度 ， 粒子の 種類 の 関数で あ 。 。

(1) 式 に つ い て 、 量子力学の教 え に 従 え ば 、 吸収 係数 A は 、 連繞 ' 線 ス ぺ ク ト ル と も に 、 光 を 発す る 光源 ガ ス と 同 一状態の ガ ス （ 即 ち 、 粒子の種類 温度が 同 一 ） が最 も 大 き な 値 を 有す る こ と に な る _c 即 ち ， ア ー ク 空 閭 カ > ら 発す る 光 ほ 、 ア ー ク 空閭及 び そ の周辺 ガ ス 空間 が最 も 多 く 吸収す る わ け で あ る

(1) 式 に お い て 、 光 の 吸収 ェ ネ ルギ ー量 la は、 光 路長 L に 比例す る 5 に す よ う に ア ー ク ' 空 間 か ら の光が壁画 に て 反射 さ れ る (1) 式中 の

L は 、 そ の反射 回 数倍 だ け 增大す る に な り 、 ア ー ク 空 間の 高温部 で 吸収 さ れ る 光 エ ネ ル ギ ー が増大 す る こ と に な る

こ れ は 、 即 ち . ア ー ク の 発 す る 光 の エ ネ ル ギ ー が結局 、 容器 内 の ガ ス に 吸収 さ れ 、 こ れ に よ つ て ガ ス の 温 度が 上昇 し 、 ガ ス の 圧力が 上昇 す る こ と を 意 味 し て い る 。

発 明 の 開示

こ の発 明 は 、 導体 と こ れ に 固着 さ れ た 接点と に よ り 構成 さ れ 、 開 閉動作を す る 少 な ぐ と も 一対の 接触子 、 上記接触子 を 収納 す る 容器 、 並 ぴ に 上記 接触子が開放動 作 す る と き に生 じ る ァ 一 ク の光の エ ネ ル ギ ー を 受 け る 位置 に配設 し 、 無機質繊維系 材料及び 多 孔質素 材 の 見掛 け の 気孔率 が 3 5 以 上 の 無機質高多孔材料 の少 な く と も 1 種以 上か ら 形 成 し た 光吸収体 を 備 え た 開 閉 器 を 提供 す る も の で あ る

こ の 発 明 に よ り 、 ア ー ク に 注入 さ れ た ヱ ネ ル ギ 一 の 消費 に と っ て 大 き な部分 を 占 め る 光の ヱ ネ ル ギ — を 上記光吸収体 に よ っ て 効果的 に 吸収し 、 開 閉器容器 内 の ガ ス 空 間 の温度 を 低下 さ せ 、 そ れ に よ り 開 閉器容器内 の 圧力 を 低下 さ せ る も の で あ る。

特 に光吸収体 と し て 、 繊維質素材の 空隙率が 40 ^ 以上で あ る 無機質繊維系材料 、 又 は 多 孔質素材 の見掛 け の 気孔率 が 4 0〜 7 0 % の 無機質高多孔材料 を 用 い れ ば 、 一層効果的 に 、 ア ー ク 力 ら 発生す る 光 エ ネ ル ギ ー を 吸収す る こ と が で き 、 開閉器容器 内 の 圧力 を 低下 さ せ る こ と が で き る 。

又 さ ら に光吸体 の 表面 を 緻密 に すれ ば 、 無機質 高多孔材料 又は 無機質繊維系材料で あ る 光吸収体 か ら の 粉末 の落下が 防止で き る 。

図 面の 簡単 な説明

. 第 1 図 〜第 3 図 は 従来の 回路 し や 断器の 断面図 で 、 そ れ ぞれ異な っ た 動作状態 を 示す 。 第 4 図 は 接触子間 に ア ー ク が発生 し た 様子 を 示す説明 図 、 第 5 図 は 容器内 の 接触子間 に ァ 一 久 が発生 し た 様 子 を 示す説明図 、 第 6 図 は 無機質高多 孔素材 を 示 す斜視図 、 第 7 図 は 第 6 図 の 部分拡大断面図 、 第 8 図 は 各種 の 無機質高多 孔材料 に お い て 、 ア ー ク を 発生 さ せ た と き の 、 見掛け の 気孔率 に対す る 容 器内 圧力 変化 を 示す 曲線図 、 第 9 図 は 繊維系素材

CMPI を 示す 斜視図 、 第 1 0 図 は 第 9 図 の 部 分 拡 大 断 面 図 、 第 図 は こ の 発 明 の 他の 実施 例で 、光吸収体 と し て 無機質高多 孔材料 を 用 い た 回 路 し や断器 の 断面図 、 第 1 2 図 な い し 第 1 6 図 は こ の 発 明 の 他の 実施例 を 示す も の で 、 第 1 ² 図 は 全体 の 外 観 斜 視 図 、 第 1 3 図 は カ バ 一 の 内 面 を 示す 斜視 図 、 第 1 4 図 は 第 1 3 図 の A — A 線 に お け る 断 面図 、 第 1 5. 図 は ベ ー ス の 内 面 を 示す斜視図 、 第 1 6 図 は 第 1 5 図 の B — B 線 に お け る 断 面図 で あ る 。

発明を実施する た め の最良の.形態

多孔質素材 は 、 一般 に固 体構造内 に多 数 の細孔 を持つ 材料 で 、 金属 、 無機系 、 有機質 な ど の 多 く の 範囲 に お け る 材料 に 存在す る も の で 、 材質 と 細 孔 と の 関係 に お い て 、 一つ は 固体粒子相互の接点 で焼結固 化 し た も の 、. 他の一つ は 孔が主体 で 孔 を 形成す る 隔壁 が固 体物質 で あ る も の に 区 別 さ れて い る o な お こ の 発 明 で素材 と は 、 形状 に と ら わ れ な い 、 形状加工 前 の も と の 材料 を い ゔ 。

さ ら に細 か く 分類す る と 粒子閬 の隙間 が細孔 と し て存在す る も の 、 粒子閬 の 隙 間 と 粒子内 の 孔の 細 孔を 共有 す る も の 、 発泡 性 の孔 を 内

2 る も の ど に分 け る こ と が で き る 。 ま た 通気性 通水性の あ る も の と 、 気孔が 内 部 に独立 し 通気性 の な い も の と に大別 す る こ と も で き る 。 上記の細孔の 形状 は 非常 に 複雑で大 き く は 開孔 と 閉孔 に類別 さ れ 、 そ の構造 は 、 細孔容積ま た は 気孔率 、 細孔径お よ び細孔径分布 、 比表面積な ど で表示す る 。 気孔率 は 多 孔質素材 に含 ま れ る 開孔 と 閉孔の す ベ て の細 孔容積の割合 を 素材の 全容積（ カ サ容積 ） に対する 空隙比す な わ ち 百分率で示 し た も の を 真 の 気孔率 と し 、 測定方法 は 液体 ま た は 気体 に よ る 置換法 お よ び吸収法 な ど に よ る が 、 簡便法 と し て ( JIS 2614CD 耐火断熱 レ ン ガ の 比重 お よ び 気孔率 の 測定方法 に定義 さ れ る と お り ） 次 の よ う に計算 さ れ る

カサ比重

真の気孔率 - ( ) X 100 %

'ま た 開孔の みの 容積の割 合 を 素材の 全容積 （ 力 サ 容積 ） に対す る 空隙比すな わ ち 百分率 で示 し た も の を 見掛 け の 気孔率 と し 、 （J ISR2205 耐火 レ ン ガ の 見掛気孔率 、 吸収率及 び比重の 測定万法 に定

O PI一 義 さ れ る と お り 、 次 の よ う に し て 計算 さ れ る な お見掛 け 気孔率 は 有効気孔率 と も い う 飽水重量-乾燥重量

見掛けの気孔率 - X 1 0 0 %

飽水重量-水中重量 細 孔径 は細 孔容積 お よ び 比表面積 の 測定値 よ り 求 め ら れ る が 、 原子 や イ オ ン の大 き さ に近 い も の か ら 粒子団 の界面 間 隙 ま で数 A ( オ ン グ ス ト ロ ー ム ） 力ゝ ら 数《 ま で 分布す る カ 、 一般 に 、 そ の 分布 の 平均値 と し て 定義 さ れ る 。 多 孔質素材で は 顕微 鏡 に よ る 方法や 水銀圧入法 で 気孔の 形状 、 大 き さ お よ び そ の 分布 を 測定す る.こ と 力 S で き る 。 一般 に は 複雑 な 気孔 の形状や 分布の 状態 を 正確 に知 る た め に は 顕微鏡 を 甩 い るの が直接 的で 好 ま し い 。 比表 面積の 測定 は 各種 吸着 ガ ス 質の 各温度に お け る 吸着等温線 を 利用 し て 求 め ら れ る BET 法 が多 く 甩い ら れ 、 特 に 窒素 ガ ス が多 ぐ 甩 い ら れ る 。 次 に こ の発 明 の 光 吸収体 で あ る 無機質高多 孔材 料 に よ る 光 の エ ネ ル ギ ー の 吸-収 を 説 明 す る と 共 に、 無機質高多.孔材料 に よ る ガ ス の 圧力 低下 の 状態 を 実施例 を 基 に 説明 す る 。 第 6 図 は 無機質高多孔素 材 を 示 し た 斜視 図 、 第 一 OMPI- 4

7 図 は 第 6 図 の 部分拡大断 面図 で あ る 。 図 に お い て ^ は 無機質高多 孔素 材 ， Φ は 無機物表面に通 じ る 開孔 を 示 し て い る 。 開孔 ^ の細孔径 は数 / ^ か ら 数 "《ま で大小 さ ま ざ ま な分布 を 示 し て い る も の で あ 。 。

さ て 、 こ の 無機質高多孔素 材钧 に 第 7 図 の に て示す よ う に 、 光 が入射 し た 場合 に 光が開孔 ^ に 入射す る と 、 光 は 無機物の 壁面 に 当 り 、 反射 さ れ そ の細 孔 の 内 部で 多重反射 さ れ 、 つ い に は 壁面 に 100 ^ 吸収 さ れ て し ま う ο· 即 ち 開孔 ^ に入射 し た 光 は 、 無機物表面 に直接吸収 さ れ 、 細孔 内 で熱 に な る の で あ る 。

第 8 図 は 各種の 無機質高多 孔材料 .を モ デ ル容器 内 に入れ た も の に お い て 、 そ の 無機質高多 孔材料 の 見掛 け の 気孔率 を 変化 さ せ た 時の ア ー ク に よ る モ デ ル容器内 圧力 変化の 曲線 図 を 示 し て い る 。 第 8 図 で横軸 は 見掛 け の 気孔率 、 縦軸 は 容器内壁 を Cu, Fe， A1 な ど の金属で構成 し た時の ア ー ク に よ る 圧力 を 1 と し て規格化 し て あ る 。 実験条件 と し て は 一辺 0 の立方体の密閉容器内 に AgW接点を

0 mmの 定 ギ ャ ッ プ に設置 し ピ ー ク 10KA の 正弦波

ΟΜΓΙ 電流 の ア ー ク を 8 m S ( ミ リ 秒 ） 発生 さ せ 、 の 時 の エ ネ ル ギ ー で 生 じ る 容器 内圧力 を 測定 し て い る c 実施例 1

無機質高多 孔材料 と し て は 、 コ ー ジ ラ イ ト 材質 の 陶磁器原料 を 可燃 性 も し く は 発泡剤 を 加 え る な ど の 方法 で成形 し 焼結 し て 、 多 気孔 に し た 多 孔質 陶磁器で 、 平均細 孔径範囲 1 0 〜 3 0 0 、 多 孔質 素材の 見掛 け 気孔率 2 0 % , 3 0 % , 3 5 % ， 40 % , 4 5 ^ 5 0 ^ , 6 0 ^ , 7 0 ^ , 8 0 ^ , 8 5 ^ の も の で 、 5 0 χ

5 0 mm X 4 t の 各種 サ ン プ ル を 使用 し こ れ を 容器 壁面 に配置 し 、 容器内 面の 表面積の 5 0 % を覆 う よ う に し た 。 こ の と き の 圧力 の 変化 を 第 8 図 に 曲線

で示す

実施例 2

無機質高多孔材料 と し て は 、 ァ ル ナ材質 の耐 火断熱 レ ン ガ で 、 平均細 孑 L径範囲 5 ひ ^ 〜 1 0 0 多 孔質素材の 見掛 け 気孔-率 3 0 % , 40 ， 5 0 % ， 6 0 ，

6 5 % の も の で 、 4 t ( 厚 さ 4 mm ) に 加ェ し こ れ を 容器壁 面 に配置 し 、 容器内 面の表面積の 5 0 を 覆 う よ う に し た 。 こ の と き の 圧力 の 変化 を 第 8 図 に 曲線 b で示す 。

OMPI

ry, WIPO Λ 実施例 3

無機質高多 孔材料 と し て は 、 Na₂0 - B ₂0₃― Si0₂ 系 バ イ コ ー ル ガ ラ .ス で 、 貫通孔 を 有 し 通常沪過 フ ィ ル タ に 用 い ら れ て お り 、 細 孔径 1 0 0〜 2 0 0 見 掛 け 気孔率 3 ひ 、 細 孔径 2 0〜 3 0 ί 見掛 け 気孔率

4 0 、 細孔径 5 0〜 3 0 0 /ί 見掛 け 気孔率 5 0 %、 細孔 径 5 0 〜 3 0 .0 /ί見掛け気孔率 6 0 、 細孔径 5 0 ~3 0 0 見掛 け 気孔率 7 0 % の も の を 4 «∞t で使用 し 、 こ れ を 容器壁画に配置 し 、 容器内 面の表面積の 5 0 ¾δを 覆 う よ う に し た 。 こ の と き の圧力 の 変化 を 第 8 図 に 曲線 c で 示す 。 な お見掛 け 気孔率 3 0 % の も の の 細孔径 を 4 0〜 5 0 に 、 見掛 け 気孔率 " ^ の も の の細孔径 を 5 — 1 0 μ に変化 し た も の に つ い て 同様 な 実験 を 行 な っ た が 、 細孔径 の こ の 程度の変化 に よ る 圧力 変化 は な か っ た 。

実施例 4

無機質高多 孔材料 と し て は 、 セ メ ン ト 硬化体で あ る 石膏で細孔径 3 ひ 以 下見掛 け 気孔率 4 5 % , 5 0 ， 6 0 % の も の を で使用 し 、 同 様 に 容器 壁面に配置 し 、 容器 内面の 表面積の 5 0 % を覆 う よ う に し た 。 こ の と き の圧力 の 変化 を 第 8 図 に曲線 WIPO 7

d で 示 す

第 8 図 か ら わ か る よ う に 、 無機質高多 孔材料 の 気孔は 光 エ ネ ル ギ ー を 吸収 し 、 開閉器 内部 の 圧力 を 低下す る 効果が あ り 、 こ れは 多 孔質素材の見掛 け 気孔率 の 増大 と と も に大 き く な り 、 特 に 気孔率 力 3 5 % 以 上カゝ ら 顕著 に な り 8 5 % ま で の 範囲 で効 果が確認 さ れ た 。 気孔率が.さ ら に増大すれ ば 、 高 多 孔材料 の 厚 さ を 一層 増加 さ せ る こ と に よ り 対応 さ せ る 必要が あ る 。 た だ し 、 多 孔質 ガ ラ ス の場合 に は 、 ガ ラ ス 自体 が透光性 を 持 ち 比表面積 が大 き い た め 、 ガ ラ ス 界 面 を 通 じ て 光の エ ネ ル ギ ー を 吸 収 しゃ す く 、 気孔率 の 比較 的小 さ い も の で-も 効果 が大 き い の で 、 気孔率が 3 0 の も ので も 有用 で あ る 0

多 孔質素 材の 見掛 け 気孔率 械 的強度の 関係 に お い て 、 気孔率 力；大 き く な る と 、 も ろ く な つ た り 熱伝導性 が低下 し 高熱 に よ り 溶融 し 易 く 、 又気 孔率 が 小 さ い場合 に は 、 開 閉 器 内減圧 の'効果 が薄 い 。 従っ て 実 用 的 に は 多 孔質素 材の 見掛 け 気孔率 が 4 0〜 T 0 % の範 囲 の高多 孔質材料が最適 で あ る。

第 8 図 の 特性傾 向 は無機質多 孔材料全般 に つ い

- O PI

WIFO一 て 言 え る と で あ っ て こ れ は 光 の 吸収 に 関 す る 以上 の 説明 か ら も 推察で き る ろ で め る 細 孔径 と し て は 、 吸収 さ れ る 光の 波長領域 を 若 干越 え る 程度の平均細孔径 と そ の細 孔が表面 に 占 め る 割 合す な わ ち 細 孔の 比表面積の 多 少が 問題 と な る 。 又光の細 孔内 吸収 に お い て は 、 細孔の 深い も の が効果が あ .り ₄ 連通気孔 が好 ま し い 開 閉器 で ア ー ク ら 発生す る 光 は 数百 A 0 0 0 0 A ( 1 /im ) に分布す る の で ， こ れ を 若干越 え る 程度 ， 即 ち 数 千 A〜数 1 0 0 0 mの 平均細 孔径の も の が適 し て お り 、 表面 に 占 め る 穴の 面積が 、 見掛 け 気孔率 3 5 ^ 以上 と な る 高多孔質材料が ア ー ク の 発す る 光の 吸 収 に適 し て い る 。 特 に細孔径 が数千 A〜数 1 0 0 0 «n の 範囲 、 好 ま し く は 上限カ 1 0 0 0 im以下の範囲 に あ る 細 孔 の 比表面積が大 き い程効果が あ る 。 実験 で は平均細 孔径 mm で ア ー ク の 発 す る 光 に 対 し て 、 良好な 吸収特性 を 示 す こ と を 確認 し た 。

従来の 開 閉器 に は 無機質材料 が使用 さ れて い る も の が あ る が 、 そ の 使用 目 的 は 、 特 に 有機物容器 の ア ー ク 力ゝ ら の 保護 が主で あ っ て 、 そ の 特性 は耐 ア ー ク 性 、 寿命 、 熱伝導 、 機械的強度 、 絶縁性

OMPI

WIPO 炭化対策 が求 め ら れ て お り 、 こ れ ら を 満す無機質 材料 は 必然的 に ち 密化.指向 で構成 さ れ 、 目 的 を 異 に す る も の で 、 そ の 見掛 け 気孔率 は 2 0 % 前 後 と な っ て い る 。

高多 孔質素材 と し て は 無機 、 金属 、 有機 系 な ど が あ る が 、 無機系 は 、 絶縁物 で かつ 高融点 材料 と し て 特徴 ず け ら れ る 。 こ の 2 つ の 性質 は ， 開 閉器 の 容器 内 部 に設置 す る 材料 と し て は 格好で あ り 、 電気的 に絶縁物 な の で 、 し ゃ 断 に 対 し 悪影響 を 及 ぼ さ な く 、 又 、 高温 に さ ら さ れ て も 、 融 け た り 、 ガ ス を 出 し た り し な い の で 、 圧力抑制 材料 と し て は 最適 で あ る 。 こ の 無機系 の 中 に は 、 無機系材料 を 主体 と し 、 有機系 材料 を バ ィ ン ダ — 等 と し て 使 用 し た も の も 含 ま れ 、 使用 可能で あ る 。

な お 有機系 の 多孔質材料 で は 、 耐熱 性お よ びガ ス 発生 に 問題が あ り 、 金属系 の 多 孔質材料 で は 、 絶縁性 、 耐圧 に 問 題 が あ る ので 、 そ れ ぞ れ使用 す る 場所 限定 さ れ る 。

無機質高多 孔材料 と し て 、 上記実 施例の 他多 孔 質 、 陶磁器で は 、 粒子径 の そ ろ つ た 陶磁器粒子 た と え ば ァ ル ナ シ リ 力 ジ ノレ コ ン マ ク ス シ -ァ ジ ル コ ユ ア の 金属酸化物 お よ び コ 一 ジ ラ イ ト 以外 の 材質の ム ラ イ ト ， フ ォ ル ス テ ラ ィ ト ， ス テ ア タ イ ト ， リ シ ァ ， ス ピ ネ ル な ど の 特殊陶磁器粉末や 粘土 ， 石英 ， 長石 ， 陶石 を 配合 し焼成 し た ア ル ミ ナ シ リ ゲ ー ト 質 ， 長石質 な ど の普通磁器粉末 な ど を 媒溶剤 と 混合焼結 し た も の 、 あ る い は 上記陶磁 器原料 を 可燃性 も し く は 発泡剤 を 加 え る な ど の方 法で 気孔 を 多 く し た も の さ ら に は珪 そ う 土な の 多 孔性陶磁器原料 と 粘土 な ど を 混合 し て焼成 し 、 気孔 を 多 く し た も の が使用 で き る 。

ま た 一般 に粘土質原料 に 石英 ， 陶石 ， 石灰石 ， ド ロ マ イ ト お よ び少量 の長石 を 配合 し 焼成 し た 石 灰質 ， 硬質 ， 粘土質 ， 珪酸質 ， ド π マ イ ド 質の 多 孔質陶器や粘土質原料 を 主体 に低温で焼成 し た 素 焼土器な ど も 適甩で き る 。

多 孔質耐火物で は 、 耐火断熱 レ ン ガ と し て 耐火 キ ャ ス タ ブ ル 原料中 に鋸 く ずゃ ポ リ ス チ レ ン ビ 一 ズ な ど を 混入 し 焼成 し て空孔 を 作っ た ア ル ミ ナ 以 外の 材質の マ グ ネ シ ア 質 、 ジ リレ コ ニ ァ 質 ， コ ー ジ ィ ト 質 ， 炭化珪素質 ， 珪石質 ， マ グ ネ シ ア ク ロ ム 質 の も の 、 あ る い は 焼成 し て 発泡 さ せた パ ー ィ ト お よ び バ ー ミ キ ユ ラ ィ ト （ 蛭石 ） 又 は ア ル ミ ナ ゃ ジ ル コ ユ ア バ ブ ル な ど の 人工発泡質原料 や 、 珪 そ う 土 の よ う な 天然気孔原料 を 用 い た 蛭石質 、 珪 そ う 土質 な ど の も の 力 使用 で き る 。

ま た 、 炭化珪素 を 主材 と し た 発熱体 お よ び砥石 材質 な ど も 適用 で き る 。

多 孔質 ガ ラ ス と し て は 、 高珪酸質 ガ ラ ス の粉粒 体 を 焼結 し た 実施例 の も の 以外 に ガ ラ ス 粉体 と 発 泡剤 と の 混合物 を 焼成 し て 作成 し た 泡 ガ ラ ス な ど も 、 ガ ラ ス の透光性 を 利用 し て 使 用 す る こ と も で る 。

多 孔質 セ メ ン ト 硬化体 と し て は 、 一般 に土木 、 建材用 の コ ン ク リ ー ト ， モ ル タ ノレ ， ス レ ー ト な ど セ メ ン ト 硬化体 自 体 、 多 孔質 を 有 し て お り 使用 で き る ； ^ 、 高多 孔質体 と し て は 、 ヒ ー タ ；一 プ レ ー ト や 軽量 コ ン ク リ ー ト な ど の よ う に セ メ ン ト ス ラ リ 一 に可燃性の 木 く ず や樹脂粉粒体 を 混入 し て硬 ^:化 し 、 焼成 し 気孔 を 多 く し た も の あ る い は 、 気孔 コ ン ク リ ー ドの よ う な セ メ ン ト ス ラ リ 一 に 多 量の泡 を 含 ま せ て 固 化 し た も の が好適で あ る

次 に 、 こ の発 明 に 使用 さ れ る 光吸収体 と し て 、

GMPI WIPO 他 の 例 で あ る 繊維質素 材 に つ い て 説 明 す る 。 繊維質素材 は 、 繊維の集合体 も し く は 、 繊維 と 表面処理材 ま た は バ イ ン ダ 一 と の 組合せで構成 さ れ . 内 部 に 多 く の連通 ま た は 開放空隙 を 包含す る も の で 、 そ の形態 は 一般的 に 繊維径数 〜数十 m の 原綿 ま た は バ ル ク 材 を 基 に し た ヤ ー ン（糸）， ロ ー プ （ ひ も ） ， テ ー プ （ リ ボ ン ） ， ク ロ ス（布）， 網 な ど の 紡織品お よ び ブ ラ ン ケ ッ ト ， フ ェ ル ト ， ボ ド ス ポ ン ジ ， モ ー ル ド 品 な ど の成形加工品 な ら び に ぺ ー ノ、。 一 ， マ ッ ト な ど の抄造品 力;' あ り ， —般 に は カ サ 比重 （ カ サ 密度 ） ， 厚 さ ， 幅 ， 長 さ， 太 さ な ど の寸法形状 ， お よ び単位面積 ま た は単位 長 さ 当 り の重量 な ど に よ り 表示 さ れ 、 カ サ比重 （ 力 サ密度 ） は繊維質素材の カ サ 容量 （ 外形容積 ） に 対す る 重量 の割合 い を 示 し た も の で あ る 。 こ の 発明で は光 の ヱ'ネ ル ギ ― 吸収 に大 き く 関係 す る 空隙率 も 表示 し た 。 空隙率 は カ ザ 容積 に対す る 空隙容積の 割合で真 の 気孔率 と し 、 前述 し た と お り 次の よ う に計算 さ れ る 。 真の 気孔率 （ 空隙率） カサ比重

= ( 1 ) X 1 0 0

桌 比- 盧

以下 に 、 繊維質素材 に よ る 光の エ ネ ル ギ ー の 吸 f — OMH 収 と そ れ に よ る ガ ス の圧力 低 下 の 模様 を 第 9 図 、 第. 1 0 図 を 例 に 説 明 す る 。

第 9 図 は繊維質素材 を 示 し た 斜視図 、 第 1 0図は 第 9 図 の部分拡大 断 面図 で あ る 。 図 に お い て ^ は 繊維質素材 、 は 素 材表面 に 通 じ る 空隙孔 を 示 し て い ¾ 。 空隙孔 ^の形状 は 繊維 そ の も の の 形状 、 表面処理剤や バ イ ン ダ 一 な ど と の構成 お よ び素材 鈎 の形 態 に よ り 大小 さ ま ざ ま な 分布 を 示 し て い る も の で あ る 。

さ て 、 繊維質素 材 ^ に第 1 0 図 の R に て示すよ う に光が素材表面 に 通 じ る 空隙孔 ^ に入射す る と 、 光 は 素材 ^ の 繊維界面 に 当 り 、 反射 さ れ 、 そ の 空 隙孔 ^ 内 部で 多 重反射 さ れ 、 つ い に は 素材 内 部 に ほ と ん ど 1 0 0 % 吸収 さ れ て し ま う 。 即 ち 空隙孔 ^ に入射 し た 光 は素 材表面 に 直接吸収 さ れ 、 空隙 内

f

で熱 に な り 光 の エ ネ ル ギ ー は 消滅す る 。

上記 の よ う に ア ー ク の 光 の エ ネ ル ギ ー を 受 け る 空 間 に 連通空隙 を 多 く 有 し た繊維質素材 を 配 し た 構造の 開 閉器 は 著 し く 優れ た 圧力抑制効果 を 示 す も の で あ る が 、 こ の 注能 は繊維質素材 の 材質 ， 形 態 ， 空隙比率 お よ び比麦面積 に 大 き く 支配 さ れ る ΟΜΡΙ WIPO の で素材の選択 は 重要 な 問 題で あ る 。

織維質素 材 は 大別す る と 無機質繊維系 、 金属繊 維系 ， 及 び有機質繊維系 に 分類 さ れ 、 そ れ ぞれ天 然系 の も の と 人工的 に加工 さ れた 人造系の も の が 存在 し 質天然繊維系 に は鉱物繊維 と し て の 石綿 ， 人造縛維系 と し て は ガ ラ ス 繊維 ， セ ッ ク 繊維 ， 鉱物繊維 ， 炭素質繊維 ， 及 び各種 ホ イ ス カ ー な ど を 使用 し た も の 力 > ' あ る 。 金属繊維で は 、 鉄 ， 鋦系 の も の が あ る 。

有機質天然繊維系 に は木綿 ， 麻 な ど の植物繊維 羊毛 ， 絹 な ど の動物繊維 ， 人造繊維系 と し て は ナ イ ロ ン ， ビ ニ ロ ン ， テ ト ロ ン な ど の 合成繊維 ， ァ セ テ ー ト の半合成繊維お よ び レ ー ョ ン の再成繊維 な ど を 使用 し た も の ： ^ あ る 。

こ の 発 明 に お け る 圧力抑制材料す な わ ち'光吸収 体 と し て の繊維質素材 は ア ー ク の光の エ ネ ル ギ ー を 受 け る 容器内 に配置 さ れ 、 相 当 に大 き な ア ー ク. の 高熱 に さ ら さ れ る た め 、 材料表面が溶融 ま た は 分解 し て素材表面 に通 じ る 空隙孔の 目 詰 り お よ び 形状変化 を 起 さ な い こ と と 、 材料 自 体 の 消耗 、 消 失 、 損傷が少な く ガ ス 発生量 の 小 さ い と が要求

ΟΜΡΙ さ れ る 。 ま た 絶縁性 が高 く 機 械的衝撃 に 対 し て 破 損 し な い こ と も 重要で あ り 、 圧力抑制 材料 と し こ の 具備 すべ き 条件 は 多 岐 に わ た る

し カゝ る に 前述の 素材 に お い て 、 有機質繊 維系 の も の は 耐熱 性 ， 不燃性 お よ び ガ ス 発生に 問 題 が あ り ， 金属繊維 は絶縁性 、 耐電圧 に 問 題で 、 そ れ ぞ れ使用 す る 条件 な ら び に範囲 が 限定 さ れ る こ と 力ゝ ら 、 こ の 発 明 に お け る 圧力抑制 材料す な わ ち 光 吸収体 と し て は 、 耐熱 性 ， 絶縁性 ， お よ び機 械 的強度 に優れか つ 、 ア ー ク の高熱 に さ ら さ れて も ガ ス 発生が ほ と ん ど な い 、 無機質繊維系 の も の 力 最適 で あ る 。

以 下に各種の無機質の繊維質素材 で構成 さ れ た 無機質繊維系 材料 を モ デ ル 容器 内 に 入 れ使用 し た 実験 で の 実施例 を .も -と.に -詳細，に説 明す る 。 実験-，条. 件 と し て は 前述 と.,同様 に.:、 : ー辺 .1.0^ の立方体の密」 閉 容器 内 に AgW 接点 を 1.0 の 定 ギ ヤ ッ ブ）に設 置 し て 、 ビ ー ク 1 0 KA の 正弦波電流 の ア ー ク を ⁸ ms ( リ 秒 ） 発生 さ せ 、 こ の時 の エ ネ ル ギ 一 で 生 じ る 容器 内 圧力 を 測定 し 、 そ の 特性 を 容器内 壁を

Cu, F e , A 1 な ど の 光 を 反射す る 金属 で 構成 し た 時 の ア ー ク に よ る 圧力 を し た規格値 と の 比較で

.表 わ し た

実施例 5

無機質繊維系材料 と し て は 、 石灰 ア ル ミ ナ ホ ウ ゲ イ 酸質の耐水性 ， 電気絶縁性の良好 な無 ア ル 力 リ ガ ラ ス （ 一般 に E ガ ラ ス と 称す る も の ） で

( J I SR 3413 「 ガ ラ ス 糸」 に規格 さ れ る ） 比 重

2.55 9/<d単繊維径約 5〜 9 /mi の 長繊維 を 撚糸 し た ( 糸番手 225 "1/3 の ） ガ ラ ス糸によ り ( J ISR 3414 「ガ ラ ス ク ロ ス 」 に規格 さ れ る ） 密 度 （ 本 / 25 ^«) 経（縦） 34,緯（横） 32，厚さ 0.19 w_OT，重量 1 /fi , カ サ 比 重 0.953 9/ci， 空隙率約 63 の平織に製織 した無処 理 の ガ ラ ス ク ロ ス を 、 5 0 »"κ Χ 5 0 »"« の 大 き さ で 10 枚重ね た も の を使用 し 、 こ れ を 容器壁面に配置 し 容器内 面の 表面積の 5 0 ^を 覆 う よ う に し て ア ー ク を 発生 さ せ容器内 圧力 の変化 を 測定 し 結 ^果の 比 較値 は 、 0.62 を 示 し た 。

実施例 6

実施例 5 と 同 様 の ガ ラ ス 繊維で単繊維径 約 6 〜 13 m の長繊維 を 撚糸 し た （ 糸番手経 75 1 5 , 緯 150 1/9 の ） ガ ラ ス 糸 に よ り 、 密度 （本/ 2 5 ""« ) OMPI 経 12， 緯 1 2 , 厚 さ 0.3 2 w« , 重量 31 0 9 /η£ , カ ザ 比 重 0.9 6 8 9/ci , 空隙率約 62 % の 平織 に 製綠 し た 無 処理 の ガ ス ク ロ ス を 5 0 w« X 5 0 WW の 大 き さ で 6 枚重 ね た も の を 使用 し 、 これ を 容器壁 面 に配置 し 容器内 面の表面積 の 5 0 % を覆う よ う に し て ア ー ク を 発生 さ せ 、 容器内 圧力 の 変化 を 測定 し た 結果の 比較値 は 0.65 を 示 し た 。

実施例 7 ' 無機質繊維系 材料 と し て ソ ー ダ ホ ウ ゲ イ 酸質 の 含 ア ル 力 リ ガ ラ ス （ 一般 に A ガ ラ ス と 称す る も の ） 繊維で真比重 2.46 ^ 単繊維径 1 0〜 1 5 mの短繊 維 を原綿 に 少量 の 有機質バ イ ン ダ 一 を 加 え 、 成形 し た 力 サ 比 重 0· 0 1 2〜 0.024 9 /ciの ガ ラ ス ブ ラ ン ケ ッ ト お よ び カ サ 比重 0.0 32〜 0.0 64 9/ci の ガ ラ ス ボ ー ド を 5 0 w_W X 5 0 の 大 き さ の も の に 加工 し て 使用 し 、 こ れ ら を 容器壁面 に 配置 し 容器内 面の表 面積の ⁵ 0 % を 覆 う よ う に レ て 、 ア ー ク を 発生 さ せ、 容器 内 圧力 の 変化 を 測定 し た 結果の 比較値 は 口 一 ル 0.52 ， ボ 一 ド 0.55 を 示 し た 。

実施例 8.

無機質繊維系材料 と し て は 、 ア ル ミ ナ · シ リ カ

f _Ο ΡΙ 質の耐火性 ， 断熱 性 ， 耐薬品 性 ， 電気絶縁性 に優 れ た セ ッ ク で 、 真比重 2.7 9/d 単繊 径約 3 m の 長繊維原綿 バ ル ク 材 に 少量の難燃有機 繊維 を 加 え 補強線 を 介 し て 製織 し た 厚 さ 2 の セ ラ ミ ッ ク 繊維 ク ロ ス ま た は テ ー プ の 5 0 X 5

大 き さ の も の を 容器壁面 に配置 し 、 容器 内 面の

5 0 % を 覆 う よ う に し て ア ー ク を 発生 さ せ 、 容器内 圧力 の変化 を 測定 し た結果の 比較値 は 、 0.6 0 を 示 し た

実施例 9

実施例 8 と 同様 の セ ッ ク 繊維バ ル ク 材 を 層 状 に成形後 ニ ー ド リ ン グ加工 し た カ サ 比重 0.139/ci, 厚 さ 1 2.5 w∞ の ブ ラ ン ケ ッ ト ， ノ ル ク 材 に無機質の バ イ ン ダ 一 を 加 え 成形加工 し た カ サ 比重 0.3 9/ci , 厚 さ 1 0 の ポ 一 ド ， ノヽ * ル ク 材 に 微 量 の 有機 バ イ ン ダ 一 で 処理 し成形 し た カ サ比重 0.1 0 9/ci の フ エ ル ト を 厚 さ 10 mm に 力 Bェ し て 、 5 0 ∞ X 5 0 の 大き さ の も の を 容器壁面に配置 し 、 容器内面の 50 1 を 覆 う よ う に し て ァ ー ケ を 発生 さ せ容器内 圧力 の変化 を 測 定 し た 結 果 の 比 較値 は ブ ラ ン ケ ッ ト 0.55 , ボ ー ド 0.59 ， フ ェ ル ト 0.56 を 示 し た 。

OMPI PO 実 施例 10

無機質繊維系 材料 と し て は 、 ア ク リ ル 合成繊維 を 空気 中 20 0 〜 3 0 0 'Cの耐炎火工程 を 経 て 耐炎化繊 維 を 作 り 、 さ ら に 不活 性気体 中 1 0 0 0 50 0 "C の 炭火工程 を 経 て 作成 し た 耐熱 性 ， 耐食 性の 優れ た 炭素織維 で真比重 ' 1.7 9 /ci， 単繊維径 1 2〜 24 ^mの 繊維 を 撚糸 し た 高強度炭素繊維 の フ ィ ラ メ ン ト 数 1 0 0 0 の糸 に よ り ， 密度 （本/ ^ S S mw ) 力；経 22.5 , 緯

22.5 0.1 5卿 2 0 9/rr ， カ サ 比重 0.89/ci 空隙率約 53% の 平織 り に製織し た無処理 の 炭素繊 維 ク 口 ス を 50 X 5 0 WW の 大 き さ で 1 3 枚 重 ね た も の を 使用 し 、 こ れ を 容器壁面 に配置 し 、 容器内 の表面積 の 5 0 を 覆 う よ う に し て ア ー ク を 発 生 さ せ容器内 圧力 の 変化 を 測定 し た 結果の 比較値 は

0.63 を 示 し た 。

実施例

実施例 10 と 同様 の炭素繊維 で フ ィ メ ン ト 数

3000 の 糸 に よ り 度経 1 2.5 2.5 さ 0.27 mm , 重 量 2 00 /^ , カ ザ 比重 0.741 Zof ,空隙率約

5 6 % の平織 り に 製織 し た 無処理 の 炭素繊維 ク ロ ス を 5 0 »w X 5 0ι« の大き さで 8 枚重ねた も のを使用 し 、

C PI こ れ を 容器壁面 に配置 し 、 容器 内 の 表面積 の 50¾g を 覆 う よ う に し て ア ー ク を 発 生 さ せ容器 内 圧力 の 変化 を 測定 し た結果の 比較値 は 0.65 を 示 し た 。

実施例 12

無機質繊維系材料 と し て は 、 3MgO'2S i0₂ ·2 0 質の 耐熱 性 に優れ た 天然の ク リ ソ タ ィ ル石綿繊維 で 、 （ SR 3450 「石綿糸」 に規格 さ れ る ） 真比 重 2.4〜 2。 6 9/ci , 単繊維径 1.8 X 3.0 X 1 (T⁵ «w の繊維 単独 ま た は 、 他の有機質繊維 を 混ぜて撚糸 し た 太 さ 1 種 ） 石綿糸 に よ り 、 （ J I SR 3451 「石綿布」 に 規格 さ れ る 1 種 2 号の）厚 さ 2.0

重量 850 9/rrt ， カ サ比重 0.425 /ci ，空隙率約 83 ^ ， の 平 目 に製織 し た 石綿布 を 5 0 «w X 5 0 の 大 き さ で使用 し 、 こ れ を 容器壁 面 に配置 し 容器内 面 の 表面積 の 50 % を 覆 う よ う に し て ア ー ク を 発生 さ せ 、 容器 内 圧力 の変化 を 測定 し た 結果の 比較値 は ) 0.58 を 示 し た 。

上記 の よ う に各種の無機質繊維系材料 の 空隙 は 光エ ネ ル ギ ー を 吸収 し 、 開 閉器内部 の 圧力 を 低下 す-る 効果が大で あ り 、 繊維質素材の形態 が ク 口 ス. テ ー プ な ど の紡織 品 ま た は ブ ン ケ ッ ト ， ポ K，

Ο ΡΙ 3

フ ヱ ル ト な ど の 成形加工品で あ っ て も そ の 圧力 吸 収 に お け る 特性 は 良好 で あ る 。 し カゝ し そ の 特性 は 繊維質素 材 の厚 ざ が厚 く な る 程増大 し 、 比表面積 が大 き く 単位面積 当 り の 連通空隙孔 を 素材表面 に 多 く 包含 す る 程即 ち カ サ 比重 が 小 さ い 程効果 が あ る 。 カ ザ 比重力 $約 0. 0 0. 5 9 /(d の 範 囲 で 、 空隙率 が約 8 0 % 以上 を 有 し か つ 比表面積 の大 き い ブ ラ ケ ッ ト ， ボ ー ド ， フ ェ ル ト 形態 の も の な ど は 、 吸音 材 ， 断熱材 な ど に 使用 さ れ良好 な 圧力 抑制 材料 と い え る 力 S 、 こ れ ら の 成形加工 品 は 繊維原綿 バ ル ク 材 と 無機質 ま た は 有機質バ イ ン ダ 一 お よ び表面処 理材か ら 構成 さ れ て お り 、 有機質分 は 、 ガ ス 発生 量 の 点 力 > ら 、 で き る だ け 少 な く し た も の お よ び表 面が繊維質以外 の バ イ ン ダ 一 な ど で 目詰 り し て い な い も の 力 S 好 ま し い 。

そ の点 一般 に カ サ 比重 0. 5〜 1. 5 9 /ci と 成形加ェ 品 よ り 大 き く 連通の 空隙 を 4 0〜 9 0 % 有 し 、力 > つ 比 表 面積 が大 き く 、 表面処理材 を 甩 い な い ク 口 ス ， テ ー プ な ど の紡織品 は 、 繊維 そ の も の か ら 構成 さ れ規格化 さ れ て お り 、 形態 そ の も の の 品質面力 ら 最適 な 材料 で あ る 。

O PI

- V/IPO 上記実施例 に よ る 繊維質素材 に お い て 、 単位容 積当 り ま た は 単位 ， 面積 当 り の カ ザ 比重 ， 空隙率 お： よ び比表面積 は 、 素材 に 用 い ら れ る 繊維材料 ， 繊維の 集合状態 ， 単繊維の 直径 ， 長 さ ， お よ び糸 の 直径 ， 織 り 方 ， 織 り 込み本数 ， 織 り 込み 密度 な ど に よ り 左右 さ れ る も の で製品形態の 種類 も 多 い と く に ， 紡織 ク ロ ス ， テ ー プ な ど は 、 平織 ， 朱子 織 ， あ や 織 ， 力 > ら み織 な ど の織 り 方 力 S あ り 、 縦糸 と 横糸 と の 目 の 開 き も 異 な る も の で あ る カ 、 圧力 抑制材料 と し て は 縦糸 と 横糸 力 S 本 ご と に 上下 に 交錯 し て組識が強 く 、 単位面積 当 り の 縦糸 ， 横糸

<

間 の 目 の 開 き が多 く 分布す る 平織 が良好で あ る 。

た だ し 目 の 開 き が 1 以上にな る と 圧力 吸収効 果が小 さ く な り 、 素材そ の も の の 組織 も 弱 い も の と な る 。

し か る に.上記実施例 に お け る 特性傾向 は 製品形 態的 に紡織品 ， 成形加工品 と 共通 し て 、 圧力抑制 効果が あ り 無機質繊維系材料全般 に つ い て言 え る こ と で あ る 。 重要 な こ と は 空隙孔 の形状が 、 吸収 さ れ る 光の 波長領域 を 若干越 え る 程度の 大 き さ を 有す る こ と と 開放空隙 が素材表面 に 占 め る 割合す

O PI な わ ち 開放空隙 の 比表面積 が大 き い こ と で あ る 。 又光 の 空隙 内 吸収 に お い て は 空隙 の 深い も の が効 果 が あ り 、 と く に 連通空隙 が好 ま し い 。 .開 閉器 で ア ー ク 力 > ら 発生す る 光 は 数百 A 1 0 0 0 0 A ( ΐ μ να ) に 分布 す る の で 、 こ れ を 若干越 え る 程 度 、 の 空隙 孔が適 し て お り 、 表面 に 占 め る 開孔の 面積が空隙 率 4 0 % 以上と な る 繊維質材料 が ア ー ク の発す る 光 の 吸収 に適 し て い る 。

無機質繊維系材料 上記実施例 の他 の 繊維質素 材 と し て ガ ラ ス 繊維質 で は Ε ガ ラ ス ， Α ガ ラ ス 以 外 に ソ ー ダ石灰質 ホ ウ ゲ イ 酸系 の 中 ア ル カ リ ガ ラ ス （ 一般 に C ガ ラ ス と 称す る も の ） 、 S i 0₂— R ₂0 — Z r 0₂ 系 の 耐 ァ ル カ リ ガ ラ ス ， 特殊 な も の と し て 高弾性率 ガ ラ ス ， 光学 ガ ラ ス な ど の 繊維 の も の が 使用 で き る 。 ガ ラ ス 繊維 は ガ ラ ス 自 体が透光性 を 持 ち 、 ガ ラ ス 界面 を 通 じ て 光 の エ ネ ル ギ ー を 吸収 し ゃ す い 特異 性 を 有 し て い る 。

セ ラ ミ ッ ク 繊維質 で は ア ル ミ ナ · シ リ 力 糸以外 に高耐火性の ア ル ミ ナ 系 ， ジ ル コ ニ ァ 系 ， シ リ カ 系 ， ボ ロ ン 系 ， 炭化 ゲ イ 素 系 及 び窒化 ゲ イ 素系繊 維 も 使用 で き る

OMPI V IPO~ 炭素繊維質で は 炭素繊維の他炭素繊維 を 不活性 気体中 で高温の 2 5 0 0〜 3 0 0 0 0 X の黒給化工程を経 て 作成す る .高耐火度 ， 高弾性率 の黒鉛繊維が使用 で き る 。 炭素 お よ び黒給繊維は 導電性 を有す る が、 高融 材質で軽量 かつ 強度が大 き く 、 黒色で光-:ェ ネ ル ギ 一 の 吸収効果が大 き い と い う 利点が あ る 。

石綿材質で は ク リ ソ タ ィ ル石綿以外 に Na₂Fe₅Si₈0₂₂ 質の青石綿 、 （ FeMg )₆Si₈0₂₂ (OH) ₂質 の ァ ン モ サ イ ト 石綿 な ど も 使用 で き る 。

ま た 人造系鉱物繊維 と し て 玄武岩 あ る い は安 山 岩な ど 天然の 岩 山 を 溶融 し 、 維化 し た ロ ッ ク ゥ ー ル お よ び金属精練時の溶融鉱滓 を 繊維化 し た ス ラ グ ウ ー ル カ 使 用 で き る れ ら の繊維 は 原料 が 安価で耐火 性 に も 優れ汎用 性繊維材料 と し て の 利 点力 ^Λ め る o - そ の他 SiC 材質 な ど の 各種 ホ イ ス カ ー な ど も 使 用 で る 上記 ガ ラ ス セ ッ ク 繊維 炭素質繊維 ， 鉱物繊維 ， 石綿 ， 各種 ホ イ ス カ ー な ど の無機質繊維系材料 は 製品形態 と し て ク 口 ス

(布） テ ー プ （ リ ボ ン ） 以外の ヤ ー ン （糸） ， 口 一 ビ ン グ材 ， ロ ー プ （ ひ も ） お よ び ブ レ イ ド な ど の 紡

f OMPI 品 も 適 当 な 厚 さ に 巻 き 付 け 、 接続 ， 積重 ね す る こ と に よ り 使 用 す る こ と 力 で き る 。 ま た ブ ラ ン ケ ッ ト ， ボ ー ド ， エ ル ト 以外 の ス ポ ン ジ や モ ー ル ド 品 ， ペ ー パ ー ， マ ツ ト な ど の 成形加工 品 ， 抄造 品 な ら び に ノ ル ク 材 そ の も の も 充填 な ど の 工夫；.に よ り 使 用 す る こ と 力 S で き る 。 ' さ ら に 繊維材質 の 異 な る も の 、 製品形態 の 異 な る も の お よ び、 同 種材質形 態 に お い て も 、 カ ザ 比 重 ， 空隙率 ， 比表 面積 ， 厚 さ の 異 な る も の な ど の 併用 も 可能 で あ る 。

な お 上記 ガ ラ ス 繊維 ， 炭素質 セ ッ ク 繊維 ， 鉱物繊維 ， .石綿繊維 な ど は 、 プ ラ ス チ ッ ク 強化繊維 ， お よ び コ ン ク リ ー ト ま た は セ メ ン ト 強 化繊維 な ど 複合材料 と し て 電気絶縁材料 ， 建築土 木材料 ， 工業甩構造材料 な ど に 多 く 使用 さ れ て い る が 、 こ れ ら は 空隙 を 少 な く し た 、 ち 密性指向材 料 と し て の も の で 、 光 の エ ネ ル ギ ー を 吸収 さ せ ..る 圧力抑制 材料 と し て は 、 効果 が薄 く な る 。

以 上 で は 、 無機質高多 孔材料 又は 無機質繊維系 材料 を 単独 と し て 光 吸収体 に 用 い る 場 合を 示 し た が 、 両者 を 接合 し た も の 、 あ る い は 一方 を 心材 と

OMPI

W1PO し て用 い て他方 を 補強す る よ う に し て も よ い 。

と こ ろ で 、 無機質高多 孔材料 に し ろ 、 無機質繊 維系材料 に し ろ 、 破損 し た り 、 微粉末が発生 し て 開 閉器の 可動機構部 に付着 し た り 、 接点用 に挾み 込 ま れ た り す る こ と は好 ま し く な い そ の た め 、 無機質高多 孔材料や 無機質繊維系材料の表面 を 開 孔ゃ 網 目 を で き る だ け塞が な い 状態で緻密 に す る こ と が望 ま れ る 。 表面 を 緻密化す る 実施例 を 示す < 実施例 1 3

実施例 1 で 得 ら れ た コ ー ジ ラ イ ト 材質の 多 孔 質 陶磁器 に お い て 、 表面層 に 、 パ ラ フ ィ ン を 含浸 ま た は塗布 し て開孔 を 被覆 ま た は 開孔 に 充填 し 、 表 面に仗着 し た パ ラ フ ィ ン を 研肖 U あ る い は 研磨 に よ り 除去す る と と も に 、 表面 を 平滑 に し 研削粉 な ど を 取 り 除 い た 後 、 表面に K₂0， CaO , MgO , A1₂ 0₃ , S i 0₂ 成分系 の 磁器釉 ペ ー ス ト .を 塗布 し 、 5 0 2 5 0

°C で焼成 し施釉 し て 、 開孔周 辺部 を 緻密強固 に し た も の で あ る 。 こ の 焼成過程で 開孔 に 付着 ま た は 充填 し て い た パ ラ フ ィ ン は 焼失 し 、 開孔 は 施釉 前 の状態 に近い形状で表面 に存在す る

こ れ を 光吸収体 と し て使用 す る 第 1 1 図 は こ の 発 明 の 他 の 実 施例 で 、 無機質高多 孔材料 又 は 無機質繊維系 材料 の 光吸収体 を 用 い た 回 路 レ ゃ 断器の 断 面図 で あ る 。 ^ は 無機質高多 孔

！

材料又 は 無機質繊維系 材料 の 光吸収体 で 、 詳 し く は 実施例 1 〜 1 3 で 説 明 し た 材料 で 、 容器（ の両:側 壁画の 一部 に 、 そ の 壁画 に 沿 わ せ て 設 け て い る 。 無機質高多 孔材料 又 は 無機質繊維系 材料 ^ は ァ 一 ク の光 の ヱ ネ ル ギ ー を 直接受 け る 位置 に 配設す る の が望 ま し い 力 、 壁 面等 で 反射 し た 光を 受 け る 位置 に配設 す る こ と も で き る 。 こ の 発 明 では 、 ァ ー ク 発生時 の ガ ス 空 間 の 圧力 を 従来 に 比べ著 し く 低下 さ せ る こ と がで き る ので 、 容器 （³) に 通常設 け、 ア ー ク 発生時 に 容器 （³)外 に ガ ス を 放 出 す る 排気孔

^ ( 第 1 図参照 ） を な く す る こ と も で き る 。 第 1 2 図 〜第 1 6 図 は こ の 発 明 の他 の.実施例 を示 す も の で 、 開 閉器 の 容器の 内面 に 無機質 の 高多 孔 質材料又 は 繊維系材料 の光 吸收体 ^ を 配置 し た も の で あ る 。 な お 、 第 1 4 図 は 第 1 3 図 の A — A線断 面図 で あ り 、 第 1 6 図 は第 1 5 図 の B - B 線断面図 あ 。 。 上記第 1 2 図 に お い て 、 （1) は 力 ノヽ' 一 、 (2) は ベ ー ス で 、 そ れ ぞ れ合成樹脂材料で形成 さ れ 、 中央部 に 起倒形操作 ハ ン ド ル ^ を 有 す る 構成 は 前記第 1 図 の構成 と 同 じ で あ る 。 第 1 3 図 な い し 第 1 6 図 に お い て 、 ^ は こ の発 明 の要部 と な る 光吸収体で あ る 。 上記光吸収体 ^ は 板状 に形成 さ れ 、 第 1 3 図ない し 第 1 6 図 の よ う に カ バ ー （1) 、 ベ ー ス （2) の 内 面 に 設置 さ れ る 力 S 、 設置場所は 第 3 図 に お け る ア ー ク ^ の光が最 も 照射 さ れ易 い場所 、 つ ま り 、 固定接 点 （⁶) と 可動接点 （⁹) の 近傍 に配置 さ れ る 。

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こ の 実施例で は 、 容器の 内 面 に光吸収体 を 設け た が 、 容器の 一部 又 は 全部 に光吸収体 を 用 い て も よ い

ム 又 、 光吸収体の 裏面つ ま り 、 ア ー ク か ら の光力 S 照射 さ れ る 面 と 反対 の 面に補強板 を 一体的 に接合 し て も よ い 補強板 と し て は 、 ス テ ン レ ス 、 け い 素鋼板 、 鉄 な ど が使用 で き る こ れ ら は 接着剤 を 使用 し て 接合 し て も よ い が 、 加 熱接合の 手段 が有効で あ る 加熱接合の手段 は 、 光吸収体 （ 例 え ば 、 ァ ル ナ ， コ ジ ィ ト ， マ グ ネ シ ア な ど の 多 孔質 セ ΟΜΡΙ ミ ッ ク ） を 補強板 （ 金属板 ） と 接合 す る 場 合 、 光 吸収体 と 補強板 の 間 に 銅板 を 揷入 し 、 1 2 0 0 'C く ら い の熱 で 加熱す る と 、 溶融 し た 銅 は 容易 に 補強 板 に 接着 し 、 ま た 、 光吸収体 の組織 内 に浸透 し て 一体的 に 接合 さ れ る も の で あ る 。

産業 上 の 利用 可能 性

こ の 発 明 は 回 路 し や 断器 に 限 ら ず 、 限流器 ， 電 磁開 閉 器 な ど の 容器 、 通常 は 小型容器 内 で ア ー ク を 生 じ る も の に適用 で き る 。

OMPI

WIPO

Claims

請 求 の 範 囲

1. 導体 と こ れ に 固 着 さ れ た 接点 と に よ り 構成 さ れ 、 開 閉動作 を す る 少な く と も 一対の接触子 、 上記接触子 を 収納 す る 容器 、 並 び に 上記接触子 が 開放動作す る と き に生 じ る ア ー ク の光 の エ ネ ル ギ ー を 受 け る 位置 に配設 し ， 無機質繊維系 if 料及 び多 孔質素 材 の 見掛 け の 気孔率 が 35% 以上. の 無機質高多 孔材料の 少 な く と も 1 種以上か ら 形成 し た 光吸収体 を 備 え た 開 閉器。

2. 無機質高多 孔材料 は多 孔質素材の 見掛 け の 気 孔率が 40 〜 70 % であ る請求の範囲 第 1 項 記 載 の 開 閉器。

3. 無機質高多 孔材料 は 多 孔質の 陶磁器 、 耐火物 ガ ラ ス 、 及 び セ メ ン ト 硬化体の う ち の い ずれ か 1 種以 上で あ る 請求の範囲 第 1 項記載の 開 閉器 ,

4. 無機質高多 孔材料 は そ の 平均細孔径 が数千

〜数 10 0 0 im で あ る 請求の 範囲第 1 項 記載の開 閉器。

5. 無機質繊維系 材料 は 、 そ の 繊維質素材の 空隙 率 が 40% 以上で あ る 請求 の 範囲第 1 項記載の 開 4

6. 無機質繊鐶^ 材料 は そ の 繊維質素材 の カ サ 比 重 0. 0 1〜- m で あ る 請求の範囲第 i 項記載 の 開 閉 器

7. 無機質織 H 材料 は 、 ガ ラ ス 繊維 ， セ ッ ク ロ ク ウ ー ル ， ス ラ グ ウ ー ノレ ， 炭素質 繊 維 ， ホ イ ス カ ー の う ち の い ず れ カゝ 1 種以 上 で あ る 請求の 範囲 第 1 項.記載 の 開 閉器。

8. 光吸収体の 表 面 を 緻密 に し た 請求の 範囲第 1 項記載の 開 閉器 。

9. 光吸収体 を ア ー ク の 光 の エ ネ ル ギ ー を 直接受 け る 位置 に配設 し た 請求の 範囲第 1 項記載の 開

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